【科普】足球是本科学大书!妈妈再也不用担心我只看球不学习了…

体坛周刊    01-14 17:27

75岁的你,会在哪里,做些什么呢?75岁的葛惟昆,现在依然活跃在清华物理系,同时保持着对足球运动的热爱。他是教授,更是球迷。他用物理学原理,揭开足球世界的神秘——科普时间到!

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“七十多岁最会用脑子踢球的人”——葛惟昆教授火了!

2017年12月,在清华大学HITC演讲大会上,清华大学物理系教授、75岁的葛惟昆出人意料地讲起了足球,一时让听众以为来到了《走近科学之足球》的录制现场!

在这堂演讲课上,葛惟昆讲起了足球最富魅力的进球方式之二——落叶球和电梯球的奥秘,从专业的角度分析足球科学,谈笑风生,字字珠玑,学生、球迷都被圈粉。

而更令人敬畏的是,葛惟昆不只是“嘴上能说”,脚上功夫同样不俗。在75岁的高龄下,他依旧活跃在清华教工足球队,常常参与活动、踢比赛;与国安老男孩队的友谊赛上,他还打进了两个球,让对手大赞不已:“葛老是我们这里最会踢球的人!”

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这并不是葛教授第一次接触足球科学。2013年12月,清华大学体育部成立了中国足球发展研究中心,旨在为中国足球事业的发展做出科学支撑,由著名“金哨”孙葆洁担任中心主任。其时71岁的清华大学物理系教授葛惟昆,成为研究中心的一名特约研究员。很快,他开办了《足球运动与科学》的MOOC课程,迅速在网上传播开来。

葛惟昆表示,科学研究是为了帮助球员更好开展训练。“我们总结了这些规律,实际上是希望踢球的运动员能够了解,不要盲目训练,你要知道它的道理。”

葛老和他的团队都发现了哪些道理?我们不妨来学习学习,日后就可以向不懂球的朋友装X了。

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“电梯球”的说法是2012年才开始的,很多人仍不清楚,什么是电梯球?物理上讲,如果一个前进的球体同时旋转,这个球会受到测向力,就会改变方向。如果向前旋转,就会往下落,不往里面进,所以我们就叫落叶球。香蕉球也是同样的道理。

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但是另外一种下降的就叫电梯球。电梯球跟落叶球的原理不一样,电梯球是不旋转的,但是速度极快,目前最快的速度超过220公里/小时。一般要踢到100-120公里/小时,而且电梯球由于空气阻力作用是飘忽不定,最后急坠是它的特点,守门员很难判断。

如果同一个射角,初速度不太快,皮球的下落是比较平缓的。如果初速特别快,当初速和末速比值到达100,皮球之后就会急坠下落,使得门将非常难判断。

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因此,从理论出发,要达到电梯球的效果,需要用脚弓前部,踢球速度非常短速,踢球的重心要靠下,不需要跟球体发生摩擦,主要是小腿发力,速度要极快。

葛惟昆还介绍,最初踢出电梯球的是巴西任意球专家儒尼尼奥,最早被人们广泛称为电梯球的,是因为皮尔洛,而C罗无疑是目前掌握得最好最规范的球员。

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皮尔洛在2012年欧洲杯踢出这一记任意球,首次被媒体称作“电梯球”。

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C罗的电梯球无疑是经典案例。他在摆球、步伐、摆腿各个环节都做到十分规范,皮球摆好易于击中最硬的部分,然后充分利用小腿和膝盖的力量,瞬间发力,猛击皮球,不造成旋转。

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足球中的物理学不仅于此。1996年欧洲杯英格兰队与荷兰队的小组赛中,三狮军团在6分钟之内打进了两球。图中显示英格兰队第一球后,从荷兰队中圈开球到英格兰队再进第二球的皮球轨迹。

这个运动看起来十分杂乱,但在物理上来看,这是布朗运动,可以简单理解成微粒所做的永不停息的无规则运动。比如,在水中放进颗粒,在水分子的碰撞下,颗粒会随便乱动,它的轨迹就和上图如出一辙。

“足球是圆的,你永远不知道结果怎么样。”因此,偶然性也是足球的魅力之一。但经过认真的统计,足球依旧有规律可寻。

控球时间与球员人数的关系、点球点的设置、球场的大小、不同时间段的进球概率等,都有统计学的意义。

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比如控球时间与球员人数。经过统计,考虑到球员之间的平均距离、球员的跑动速度,当场上每队都有10人的情况下,球员平均控球时间为3秒多一点。这意味着,当皮球来到你的脚下,而对方试图抢夺球权时,你需要在3秒内做出正确的判断与决定,传球、盘带还是射门?这非常考验球员的反应、思维能力。

又,谈及胜负,弱队爆冷赢球的概率显然更为大家关注。当两队的进球率为2比3时,经统计,葛惟昆得出结论:

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当全场只进一个球时,弱队赢球的概率就达到35%,因为进一球的偶然性很大,这对弱队越有利。

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如果全场进球数为偶数时,弱队的平局概率就更高,达到45%,有一半可能战成平手。而不管总进球数如何(偶数),弱队的赢球概率几乎不变,为10%左右,说明弱队赢球的机会依旧存在。

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在进球率为7比3的强弱分明的比赛中,弱队胜平负的概率也有所变化。但总体而言,进球总数越多时,强队的优势就会越明显,弱队赢球的可能性就越低。

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两队实力相当时,皮球主要停留在中圈附近,中场也成为双方主要争夺的阵地。而当两队实力悬殊时,皮球主要在弱队门前游弋。

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球队在各个时间进球的概率统计中可以看出,无论进球效率高不高,最后90分钟时仍然有进球的可能。葛惟昆说,比赛任何时候都不能麻痹大意,即使是弱队,他们依旧有进球的机会。

“黑色五分钟”就是在这样的概率之下产生的,最后时刻进球可能依旧在,双方消耗很大,仍想争取胜利,更不能松懈。

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输球(落后)的一方,如果是强队,他们进球扳平的机会很大,超过60%;而弱队的话则较难扳平。葛惟昆此时还不忘提醒国足:如果因为偶然的机会,中国队与强队交手前先进球了,国足甚至有很大机会丢分……

经过历史长期的发展,点球点最终设立在12码处。过去,人们可能是凭借经验确定点球位置,而现在,科学证明这是非常合理的。

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从概率上分析,点球点距离球门越远,进球概率越低,而当点球点距离球门12码时,进球概率为70%。葛惟昆认为,70%的概率非常有意思,这使得点球充满不可预见性和趣味性。因为有70%的机会可以罚进,双方球员都非常看重点球判罚,向裁判力争。

太远的距离,成功率低,点球就失去了奖赏的意义;100%成功的话,也不需要球员主罚了。同时,70%的概率,也说明了大家为何会产生“球员比门将压力更大”的印象——对于门将来说,70%的概率被进,他本身责任就没那么大。

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特雷泽盖罚丢的点球,间接导致法国队错失2006年世界杯冠军。

英国方面有统计证明,门将在正中间扑点时,有一些地方是他无论如何都够不着的(考虑到皮球有一定的速度),图中红线外的阴影区就是这样的点球死角。如果能将皮球踢进这些区域,几乎100%进球,但是死角的区域不大,“所以你踢飞的概率也增加了。”葛惟昆说。

另一种高概率得分方式是“勺子球”,往中间踢,球速不快,力量不大。因为几乎所有门将都提前做出预判,倒向某一侧准备扑球,从而空出了中间位置。门将如能倒地后用脚扑出点球,也是有机会的。

编辑|冼小堤

中超

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